生理学探索性实验教学设计研究

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摘要：在生理学实验教学实践中，以个性化、高效率学习为教学目标，结合学校实际及学生学情，采用以学生为主体、以探究为主线、以教师指导为辅的实验教学方法。通过使用学习通、思维互动课堂等学习平台实现学生在实验过程中的自主性。

关键词：中医院校；生理学；探索性实验

生理学是中医药院校各专业学生必修的一门重要医学基础课程，也是一门实验性极强的学科。生理学的许多基础理论都来源于实验，同时实验教学可以将抽象的理论知识直观展示，加深学生对知识的记忆、理解和应用，从而增强学生理论课的学习效果及授课教师理论课的教学效果。实验教学为学生提供了动手操作练习的机会，进而使学生掌握实验技能。实验结束后的报告书写提高了学生的写作能力，为学生今后顺利完成毕业论文打下良好基础[1-3]。探究性实验教学方式是一种新型教学模式，教学过程中教师引导学生发现问题，鼓励学生提出问题，指导学生解决问题，是提高学生综合素质的极好途径[4]。然而多年来，中医院校生理学的实验教学受制于教材、教学环境和实验条件等多方面因素，开设的实验项目数量少、内容固定且多以验证性实验为主。此外，中医院校学生不重视西医基础专业课程的实验学习，许多教师实验教学也多以验证性实验教学模式进行。验证性实验教学虽然锻炼了学生的动手能力，训练了学生的实验基本技能，但学生对实验项目的设计方案、实验内容没有做深入了解与探究，故很难做到融会贯通[5-6]，难以开发学生的智力潜能，更难以培养学生的探究创新能力和科研基本素养。探索性实验的开展可提高学生的知识建构能力，对所学的知识达到深层理解，为后续相关联的基础和临床课程的学习及终身学习打好基础[7]。因此，针对我校生理实验室的开设条件及生理课程中设置自主课堂的先机，我们把一些简单的验证或演示实验教学改进升级为探究性实验在自主课堂中进行教学，以培养学生自主学习、探究创新能力。

1生理学探究性实验

传统的生理学实验往往项目单一，一个知识点诞生一个小实验，实验项目数量虽多，但实验内容是孤立的、碎片的，多是为验证某个系统某个章节的某个知识点而设立的。传统的实验教学依附且服务于理论教学，通过实验教学只能来演示、验证、理解和巩固某个知识点，不利于学生对理论知识的点、线、面三维的思考，不利于学生综合分析能力的培养和提高。探究性实验将两个以上功能相互关联、相互影响的实验重新设计，观察各因素之间相互的影响，或是对某个演示性或验证性实验的实验步骤及观察项目进行探究及挖掘[8]，可以提高学生分析、解决问题的能力，开阔学生的知识视野，培养学生的科研思维。

2中医院校生理学探究性实验教学模式

目前，我国中医高等院校的生理学实验项目以验证和演示居多，如血型鉴定、心音听诊、血压测量、肺活量测定、在体蛙心搏动等，这些实验均是验证某个知识点。中医专业认证以来，多数院校将生理课教学时间缩短，导致实验课只能选择性开展，即使部分中医院校开设了综合设计性实验，选题也只是围绕教学大纲进行，导致实验选题范围较窄。验证性实验的实施过程中学生只是照搬实验方案、机械重复实验步骤，缺乏质疑、探究、思考，最终被动验证基础理论，对实验结果及结论只是知其然而不知其所以然，书写的实验报告也无创新性。探究性实验教学则是给出实验题目，提出问题，指导学生记录实验结果及观察实验现象，针对实验中出现的问题，引导学生分析原因，探究实验思路与方法，分析结果，并在此基础上得出结论。探究性实验教学的实施需要有充足的时间及实验条件，然而在实际的教学实践中，依附于理论课的实验课学时数很少，同时受到实验条件及实验场地等因素的限制，我们利用现有的实验条件，以所开设的部分演示性或验证性实验项目为蓝本，创设类似科学研究的教学情境，将某些传统的验证性实验赋予其一定的探究性，将其提升为探究性实验，使学生在实验过程中变被动为主动[4，7]。

3探究性实验“人体动脉血压测量及其影响因素”在自主学习课堂中的应用

3.1学情分析

实验“人体动脉血压测量”是一个演示性实验，由于受专业基础课时数的限制，这个实验多被舍去，但动脉血压作为临床上四大生命体征之一，学生对如何测量血压、自己的血压是多少以及哪些因素会影响血压、血压的测量在临床医学中的作用和意义都很感兴趣，热情极高。所以授课教师组织学生借助实验室现有的用血压计间接法测量动脉血压的方法为蓝本，探究和开发出一些影响血压正确测量的因素和实验条件来加以丰富，将其升级改造为一个探究性实验，同时引导学生以科学的、专业的视角去分析实验中出现的问题，指导他们拓展思维，设计实验框架，并把改造后的实验放在学生的自主学习课堂进行。

3.2探究性实验的设计思路

以实验设计的个性化及多样化、学习的高效性为教学目标[9]，根据授课对象的实际学情，在原有演示或验证性生理实验的教学条件下，采用以学生自主设计为主、教师指导协助为辅的探索性实验教学方法。使用学习通、思维互助课堂等学习平台，教师提前2周给出大概的实验题目及实验中的备选观察项目，实验操作时学生可在备选观察项目中随意组合进行操作，也可在此基础上自行设计观察项目，从而使教师和学生在完成实验教学大纲教与学的基础上，进一步培养学生的自主学习、探究分析能力，提高实验教学效果。

3.3改进人体动脉血压测量实验，增强该实验项目的探究性

传统的“人体动脉血压测量”实验是生理学中一个演示性实验项目，利用水银柱血压计袖带压迫肱动脉使肱动脉血流发生湍流并产生血管音，通过听诊器协助听取肱动脉血管音来间接测量动脉血压。该实验因操作简单易学易做，在实验课教学过程中多数被略去，或只是抽时间给学生演示一下。但此实验对学生的临床实践很重要，通过实验，学生学会正确记录血压、掌握动脉血压的组成及正常值，并学会间接测量动脉血压的方法。血压测量操作步骤看似简单，但操作时稍有不慎就会导致测量数值的误差。如水银柱的最低点是否在0、袖带的位置及松紧度、听诊器胸件的放置位置、球囊充气和放气的速度等操作的偏差，都有可能导致无法测量正确的动脉血压值。动脉血压测量实验中影响因素较多，增加了实验测量结果的不稳定性，但也正是实验操作中的影响因素，增强了对此实验探索的趣味。因此，在原有演示性实验的基础上赋予其探究性，在原来通过实验使学生初步掌握测量人体血压的方法及读取记录正常血压值的基础上，增加了测量者的因素对人体动脉血压测量的影响和被测者的状态对人体动脉血压测量的影响两部分内容的探究。

3.4“人体动脉血压测量及其影响因素”的实验设计

在原来“人体动脉血压测量”实验的基础上，组织学生自主进行探究性实验设计，由教师指导，最后经教师和学生讨论确定实验方案，给出实验项目，新的实验项目为“人体动脉血压测量及其影响因素”。实验目的由原来的“通过实验使学生掌握间接的测量血压的方法”改为“通过实验使学生初步掌握测量人体血压的方法及了解某些因素对血压的影响”。实验原理、实验对象、实验器材和实验步骤没有变化，但在实验项目的最后增设观察项目：（1）记录正常血压；（2）体位对血压的影响：分别取卧位、坐位和站位，测量此3种体位时的血压，记录读数，并比较3种体位时的血压值；（3）性别对血压的影响：在学生中选取体重相当的3个男生和女生，分别测量他们的血压，记录数值，并进行比较；（4）运动对血压的影响：嘱咐被试者做快速下蹲运动30次，然后测量其动脉血压并记录数值，与安静状态下的血压进行比较；（5）饮用咖啡或热浓茶对血压的影响：嘱咐被试者快速饮用一杯热咖啡或一杯浓茶后测量其动脉血压并记录数值，与未饮用之前的血压进行比较；（6）测量部位对血压的影响：选取一位学生，分别测量其右上臂、左上臂的血压并记录数值，并对二者进行比较；（7）充气袖带位置对血压的影响：分别观察缠绕充气袖带的右上臂低于心脏水平、与心脏同一高度、高于心脏水平时的血压值，记录并对3种状态的血压值进行比较；（8）缠绕袖带的松紧对血压的影响：分别观察袖带过松、缠绕后插入1~2根手指、袖带过紧3种状况的血压值，记录并进行比较；（9）充气球囊放气的速度对血压的影响：分别观察充气球囊放气过快（6mmHg/s）、4mmHg/s、2mmHg/s（缓慢）3种状况的血压值，记录并比较。

3.5“人体动脉血压测量及其影响因素”在自主学习课堂开设的可行性

自主学习课堂是学生为主体，教师为辅，在课堂教学目标的宏观调控下，独立选择学习目标、内容、方法完成具体学习目标的学习模式[10]。实验“人体动脉血压测量及其影响因素”以演示性实验“人体动脉血压测量”为蓝本，组织学生自主进行探究性实验。在探究性实验的进行中，学生可以自由选择实验小组。各小组学生围绕“人体动脉血压测量及其影响因素”这个主题，自主开展不同方向、多角度的研究并撰写实验方案，如“探究体位对血压的影响”“探究饮用咖啡、浓茶对血压的影响”以及“探究缠绕袖带的松紧对血压的影响”等。带教教师参照各实验小组的实验方案，准备相应的实验物品。各实验小组自主实验，观察、记录实验结果，撰写实验报告并制作PPT汇报成果。

3.6“人体动脉血压测量及其影响因素”实验在自主学习课堂的实施

以往实验课的教学流程是实验员负责将实验所需要的物品准备好，指导教师随机选取一名学生配合，演示实验流程；然后学生参照指导教师及实验指导课本中实验步骤依次操作，并记录实验结果，遇到问题指导教师随时解决；最后学生完成实验并撰写实验报告[11]。教师采用这种模式组织课堂教学，容易把握课堂进度，使实验顺利完成，但这样容易造成学生过度依赖指导教师，在实验中遇到问题不是动脑筋思考解决问题而是直接寻求教师的帮助。实验结束后学生只熟悉了实验操作步骤，对该实验可解决的理论和临床问题不清楚。因此，在实验教学过程中主要采用自主、导学的教学模式。3.6.1实验前准备及实验方案的确定实验教师提前2周通过我校使用的学习通、思维互动课堂等学习平台将实验课件、实验微视频发送到班级平台，鼓励学生自行组建实验小组，进行实验课件及微视频的学习，做到理解实验原理、熟悉实验步骤。同时也将实验相关的探究性问题、实验项目的关键词、实验步骤及条件的加减变动、可以丰富的观察项目等内容作为学习任务发放至平台，让学生在教师提供的专业期刊网站去查阅文献资料，并讨论变动实验条件可能出现的实验结果或现象。3.6.2实验的实施此次实验在自主课堂进行，共3课时。前0.5课时教师针对实验相关内容进行讲解、答疑，指导各实验小组确定实验方案。随后2课时各实验小组依据实验方案进行实验，实验过程中指导教师要强调实验操作的规范性和实验细节的重要性，随时观察并纠正学生的不规范操作，还要指导学生规范地记录和整理实验数据，让学生养成严谨实验、尊重实验事实的好习惯。最后0.5课时各小组结合自己的实验结果及实验过程中所遇到的问题及解决的方法进行汇报，教师汇总后指导学生小组间讨论及点评总结。3.6.3撰写实验论文及答辩各小组实验完成后，及时整理实验结果，进行综合分析，在教师的指导下，每个实验小组按照科研论文的基本格式完成一篇规范的实验论文。学生实验论文完成后，教师组织一次小型的论文答辩。每小组选出一位学生介绍本组的实验目的、实验方法及步骤、实验结果，回答教师和学生的提问。通过答辩，小组成员不仅优化了自己的实验，还了解了其他小组的实验内容。

4结果

编制生理学探究性实验教学问卷调查表，对回收的50份有效问卷进行整理分析，结果见表1。调查显示，学生对探究性实验开设的必要性以及探究性实验有助于对生理学内容的理解、培养科研素养和创新能力、提高学习生理学课程的兴趣和激发实验热情等方面给予了肯定答案，均达100%。认为探究性实验有助于提高学习主动性的学生达94%。

5教学效果

在“人体动脉血压测量及其影响因素”的教学中，借助多种学习平台，采用探究式实验教学在自主课堂进行，取得了较满意的教学与学习效果。

5.1提高了学生的实验热情

教师的角色在探究式教学中转变为引导者，教学行为由讲授变为引导。教学过程中以学生为主体，注重学生对问题的探究和解决过程。学生通过对课程安排、实验实施等多方面的全新设计，尤其是实验论文的答辩过程，既可以使学生对该实验相关知识的理解加深，还极大地提高了学生的实验热情，充分调动了学生的主观能动性。学生全身心地参与整个实验过程，体会实验设计和结果验证的乐趣，从而激发学生用基础实验探究未知的热情。

5.2增强学生实验操作的严谨性

在学生进行探究性实验的过程中，不仅熟悉了实验步骤，而且认识到对每个实验步骤或条件的严谨操作都是实验成败的关键。学生在原有实验的基础上，根据查阅的文献资料自主选择和组合，生成新的实验条件或步骤，这样得到多种不同结果。通过对比实验结果，追溯实验过程，学生深刻地体会到实验条件的改变、实验操作的一点偏差都可能导致实验结果的极大误差，进而认识到实验操作严谨的重大意义。如在“人体动脉血压测量”实验中，部分学生将袖带缠好后，没有认真触摸肱动脉最强搏动点，而是把听诊器胸件随便放置在肘关节上部，因为偏离听诊点，听到的血管变音和由此做出的血压测量值就易出现较大的误差。还有动脉血压测量通常需要连续测量2~3次，以平均数值为准，有的学生在重复测量血压时，为了节省时间，血压计水银柱没有降低到0，就又进入第二次测量，结果因充气压迫时间太长而反射性引起全身血管收缩，导致血压升高。亲历了这些现象后，学生后期的实验会引以为戒，严谨地对待实验的每一个步骤，得到准确的实验结果，提升实验成功的自信心。

5.3有效培养学生的科研能力

我们利用现有的实验条件，把演示性实验“人体动脉血压的测量”转化为探究性实验“人体动脉血压的测量及其影响因素”，为学生提供一个对现有实验进行挖掘、探索、自主设计的机会，学生参与整个实验设计，提升他们对科学问题的发现、分析及解决能力[3]。学生在进行探究性实验时一方面结合实验教材内容寻找可拓展的科学问题，另一方面通过资料查阅、小组学习、同学讨论、教师指导等方式探究解决科学问题的方案，潜移默化地提升了学生的科研能力。在实验结束后，按照科研论文的基本格式提交规范的实验论文，能够使他们基本掌握实验型论文的写作模式，为毕业论文和毕业设计做准备。

作者：李杰茹 李志丽 傅天 李文雅 韩聚强 王娜 单位：河北中医学院